在了解lora class a b c三个模式之前，我们先来了解一下lora和lorawan。lorawan是为lora远距离通信网络设计的一套通讯协议和系统架构。

lorawan是为lora远距离通信网络设计的一套通讯协议和系统架构。

可以看到一个lorawan网络架构中包含了终端、基站、ns(网络服务器)、应用服务器这四个部分。基站和终端之间采用星型网络拓扑，由于lora的长距离特性，它们之间得以使用单跳传输。在终端部分官方列了6个典型应用，有个细节，你会发现终端节点可以同时发给多个基站。基站则对ns和终端之间的lorawan协议数据做转发处理，将lorawan数据分别承载在了lora射频传输和tcp/ip上。

lora的架构和手机差不多：终端 基站的模式。lora都是星形网络，没有mesh网络。lora设备要通过网关的4g、wifi、网线等接入公网。其中“lora模块 网关 数据中转传输”部分，已经有大量成熟凯发k8旗舰厅注册登录的解决方案。 mcu连接lora网络，跟连接2g和nb-iot网络的方式是类似的，重新照着模块at指令写一遍就好了。如果上freertos之类的小系统，大部分网关厂家有参考代码可以直接搬过来用。

市区普通场景用nb-iot足够了，山里的牧场、科考队之类的用lora比较好，范围足够大。功耗上看多久上报一次数据，1000mah的电池支撑lora定位器工作几个月肯定没问题。都用上lora了，相信数据发送频率和数据量都不会有多大的，所以容量、速度这些参考一下即可。

传输距离：市区2～5公里，郊区15公里。

工作电流：仅射频收发器，睡眠时0.2ua，接收时10ma，发送时120ma@ 20dbm，20ma@ 7dbm，发送时的工作电流与发射功率有关。

节点容量：上万（tens of thousands），与节点的数据发送频率有关。

速率：中国，250bits/s ~ 11kbits/s（lora调制），50kbits/s（fsk调制），lora调制最大速率相当于串口9600波特率，fsk调制最大速率相当于串口57600波特率。

频谱：中国，779mhz ~ 787mhz。

class a 上下行的时序图，目前接收窗口rx1一般是在上行后1秒开始，接收窗口rx2是在上行后2秒开始。终端有数据了，就上报，顺便收一下服务器下发的指令。终端没数据的时候，服务器下发不了指令。适合用在智能井盖、智能垃圾桶、传感器等场景，你可以几天才发一个数据上去，非常省电。

class c 和 a 基本是相同的，只是在 class a 休眠的期间，它都打开了接收窗口rx2。几乎随时都可以接收数据。只干活不睡觉，功耗自然就高了。考虑到10ma级别的接收电流，不是长供电的设备最好别用这个模式。）

class b 的时隙则复杂一些，它有一个同步时隙beacon，还有一个固定周期的接收窗口ping时隙。如这个示例中，beacon周期为128秒，ping周期为32秒。（实际上就跟nb-iot的edrx模式差不多，隔几十秒收一个数据。其他时候都在休眠。功耗低、服务器下发数据延时也不大。适合定位器、开关等场景。既不用接电，也能够“还算及时”的控制设备。

class b用的最多，也最复杂，技术细节：

终端和基站约定一个时间下发数据，终端和基站依靠beacon信号校对时间，确保约定的时间不会错位。下文的节点是终端设备、ns是数据服务器、网关就是lora基站）

classb的目的是使得节点具有在预定时间打开接收窗口（称之为ping slot）的能力。一个支持classb的网络，所有的网关都必须同步发送beacon。

ns选择哪个网关来发起下行，基于节点的最后一次上行的rssi，因此，节点在移动并检测到收到的beacon（节点可以识别出收到的beacon来自于哪个网关）发生变化时，节点必须发起一次上行（通常发一个空的上行帧）强迫ns更新ns下行路由（ns->某网关->节点）。

节点工作在class b之前，下面信息必须告诉ns：节点ping-slot默认周期、dr（数据速率）、频道。

同一网络，所有网关发送beacon是同时的，这来源于gps时间的唯一性。节点是有可能“收到”多个网关的beacon。

所有节点都以class a入网。节点的应用软件可决定切换到class b。

1.节点应用层请求lorawan层切换到class b。节点的lorawan层搜索beacon并返回结果（beacon_locked或者beacon_not_found）。lorawan层可使用devicetimereq mac指令加快beacon搜索过程。

2.一旦进入class b模式，节点所有上行帧的fctrl_classb（fctrl域中位class b）都置1，从而告知ns本节点已进入class b模式。节点mac层将自动在每个beacon和ping时间窗打开接收。节点成功收到beacon后，lorawan层会把beacon内容和rssi传给应用层；节点在ping slot成功收到下行后，处理方法同class a下行。lorawan层在组织beacon和ping时会考虑最大可能时钟偏差。

3.移动节点必须周期通知ns更新下行路由，通常是发送一个空的上行帧。比周期发送更高效的办法是，应用层检测到beacon内容变化时主动发起上行。当然，节点需要在beacon接收和此上行之间增加一个0-120s的随机延迟（以防止多个移动节点同时发上行引起系统性冲突）。

4.任意时刻，ns可通过pingslotchannelreq mac指令修改节点的ping 频率和速率。

5.任意时刻，节点可修改ping周期：首先必须临时结束class b操作（上行fctrl_classb清0）并发送pingslotinforeq指令到ns，ns对此命令回复ack之后，节点可使用新的ping周期重新开始进入class b操作。

6.一段时间节点未收到beacon之后，节点mac层必须通知应用层当前mac已切换到class a。同时，lorawan层也不再设置上行fctrl_classb。应用层可以周期性尝试切回class b（重新从上述第1步即搜索beacon开始）。

lora终端和lora基站之间的时间同步，是lora比nb更省电的核心要素。nb不需要同步，是因为nb终端会定期向服务器发心跳。lora一旦约定好了时间，基站就默认设备一定会在那个时间点接收，所以需要严格的时间同步。beacon则是时间同步的最关键的地方。

节点由classa切换到classb之前必须收到beacon，进入classb之后还需要周期搜索/接收beacon，从而同步时钟。class b节点可能临时收不到beacon，此时节点要逐渐加宽beacon和ping的接收窗。如果收到beacon后2小时收不到新的beacon，节点需使用内部时钟保持同步。使用温度传感器可以进一步降低节点内部时钟晶振的误差。

两个连续beacon起点之间时间差称之为beacon周期。

beacon周期128s，减去5.12s，剩余122.88s为ping可用时间。122.88s=4096*30ms

guard time是给上一次ping用的，保证ping完成后才能进行beacon发送。

beacon reserved是给beacon用的，保证beacon完成后才能进行ping发送。